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        試論游梁式抽油機(jī)的節(jié)能技術(shù)

        2014-08-15 00:51:32黃兆丹羅愛武董飛飛張清露
        化工管理 2014年36期
        關(guān)鍵詞:轉(zhuǎn)差率游梁曲柄

        黃兆丹 羅愛武 董飛飛 張清露

        河南油田第一采油廠雙河采油管理區(qū) 河南南陽 474780

        一、游梁式抽油機(jī)的工作原理和能耗分析

        1.工作原理

        游梁式抽油機(jī)的工作原理是動力機(jī)經(jīng)由傳動皮帶將高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動傳遞到減速箱,做三軸減速,后由曲柄連桿將動力機(jī)產(chǎn)生的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂瘟荷舷聰[動的垂直運(yùn)動,最后懸繩器通過抽油桿帶動抽油泵柱塞上、下循環(huán)往復(fù)運(yùn)動,將原油汲取上來。

        2.能耗分析

        電動機(jī)損耗:包含各種熱損失,摩擦損失以及材質(zhì)損失。電動機(jī)功率越大,銅損越大,影響抽油機(jī)平衡。經(jīng)測算,多數(shù)抽油機(jī)僅能達(dá)到最佳狀態(tài)的六七成,具有巨大節(jié)能潛力。

        傳動損失:機(jī)械摩擦傳動損耗與潤滑條件和抽油機(jī)平衡有關(guān)。但目前使用的傳動皮帶轉(zhuǎn)動效率高,在潤滑條件好的狀態(tài)下節(jié)能空間有限。

        減速箱損失:主要有減速箱的齒輪與軸承之間的摩擦造成。減少減速箱損失最關(guān)鍵在于潤滑,潤滑不足不僅會使能耗上升,還會加速齒輪跟軸承的磨損,縮短使用壽命。

        換向及平衡損失:在換向結(jié)構(gòu)一定的條件下,能量損耗較小,運(yùn)行速率高,節(jié)能空間不大,而平衡方式的選擇不同,對扭矩曲線的峰值有重要影響。

        二、游梁式抽油機(jī)的節(jié)能指標(biāo)和思路

        1.節(jié)能衡量指標(biāo)

        (1)電控技術(shù)水平

        包含電動機(jī)特性,負(fù)荷率,功率因素等指標(biāo)。目前游梁式電動機(jī)主要通過改良電源頻率,機(jī)械性能來提高節(jié)能水平。

        (2)光桿載荷

        由抽油機(jī)本身的運(yùn)動性能影響,可以通過改變抽油機(jī)的結(jié)構(gòu),以降低光桿最大載荷值,實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

        (3)曲柄軸凈扭矩

        由抽油機(jī)的平衡性能影響,改善平衡性的主要方法是改變抽油機(jī)平衡方式,如由原來游梁,曲柄及復(fù)合平衡改為連桿,隨動等新的平衡方式。

        2.節(jié)能思路

        (1)通過改進(jìn)抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)節(jié)能

        這種思路的重點(diǎn)在于完善抽油機(jī)四桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和改進(jìn)抽油機(jī)平衡方式來使曲柄軸凈扭矩曲線的形狀以及大小得到調(diào)節(jié),獲得波動更平穩(wěn),負(fù)扭矩更小的理想效果,降低抽油機(jī)的周期載荷數(shù),提高電動機(jī)運(yùn)作效率,達(dá)成節(jié)能目的。

        (2)通過改變動力機(jī)的工作特性來實(shí)現(xiàn)節(jié)能

        目前游梁式抽油機(jī)所使用的動力機(jī)大多數(shù)都是電動機(jī),使用高轉(zhuǎn)差率或者超高轉(zhuǎn)差率電動機(jī)從理論上有利于動力機(jī)的節(jié)能。但根據(jù)文獻(xiàn)[1]的測算,雖然使用高轉(zhuǎn)差率和超高轉(zhuǎn)差率的電動機(jī)減小了電流和功率曲線的平均值,但是高轉(zhuǎn)差率電動機(jī)的工作效率要低于常規(guī)使用的轉(zhuǎn)差率電動機(jī),同時(shí)超高轉(zhuǎn)差率電動機(jī)的高價(jià)也是阻礙此種節(jié)能方法推廣的因素。

        (3)通過增加抽油機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量來實(shí)現(xiàn)節(jié)能

        此種節(jié)能思路旨在通過增肌抽油機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量來發(fā)揮其動能均衡的作用,降低電動機(jī)所要承受的扭矩波動量,實(shí)現(xiàn)節(jié)能。然而現(xiàn)今條件下,動力機(jī)多數(shù)依然采用常規(guī)轉(zhuǎn)差率電動機(jī),輸出轉(zhuǎn)速變化和抽油機(jī)的動能變化都很小,所以單純依靠動能的變化來均衡所承受扭矩的波動,效果不是十分理想。

        三、游梁式抽油機(jī)的節(jié)能技術(shù)

        1.電動機(jī)及曲柄

        電動機(jī)的改造是節(jié)能技術(shù)的重中之重,主要有以下四種改造方法:

        (1)人為改變電動機(jī)的機(jī)械特性,柔性配合其負(fù)荷特性,從而提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。

        (2)從設(shè)計(jì)上改變電動機(jī)的機(jī)械特性,(如使用高轉(zhuǎn)差電動機(jī)和超高轉(zhuǎn)差電動機(jī))從而改善電動機(jī)與機(jī)桿泵整個(gè)系統(tǒng)的配合,減少系統(tǒng)能耗。

        (3)換用高效節(jié)能電動機(jī),擴(kuò)大高效區(qū)范圍,提高電動機(jī)效率,降低裝機(jī)功率,從而減少電動機(jī)損失

        (4)采用節(jié)能型抽油機(jī)電動機(jī)控制裝置(如可控硅調(diào)壓式節(jié)能控制器,變頻節(jié)能控制器等),對電動機(jī)的電壓進(jìn)行動態(tài)調(diào)節(jié)和無功補(bǔ)償,降低網(wǎng)絡(luò)電能損失。

        2.平衡方式

        平衡對能量損失產(chǎn)生較大的影響,作為節(jié)能的重點(diǎn),可采取多種形式,通過游梁偏置,調(diào)徑變矩下偏等平衡方式的合理運(yùn)用能夠在不同程度上降低扭矩曲線的峰值,減小曲線波動。

        3.傳動皮帶

        可推廣聯(lián)組傳動皮帶各種的能量損失更小,動力大,摩擦系數(shù)小,丟轉(zhuǎn)少,且能夠明顯減小帶輪的直徑與寬度,傳動各種的能量損失更小。

        4.抽油桿柱

        對于井液黏度較大的油井,可以利用沖程長,沖次低的工況降低抽油桿的運(yùn)動速度,采用能降低井液黏度的措施,降低抽油桿柱和液柱之間的摩擦力,對于井筒坡度較大或者井筒彎曲程度較大的油井,可以將扶正器安裝在抽油桿上,以減少桿管之間的摩擦損耗。

        5.抽油泵

        選取合適柱塞泵筒之間的間隙,在不增加柱塞泵筒摩擦力的條件下,縮小液體漏失量,采用耐磨耐沖擊質(zhì)地堅(jiān)實(shí),開關(guān)性能良好,水力損失小的閥球和閥座,降低抽油泵部分的能耗。

        總結(jié)

        本文從游梁式抽油機(jī)的工作原理,耗能分析和節(jié)能指標(biāo)出發(fā),沿著改造思路尋求游梁式抽油機(jī)的節(jié)能技術(shù),給出了節(jié)能建議。各油田可根據(jù)油井實(shí)際情況進(jìn)行抽油機(jī)節(jié)能改造提高負(fù)載率和功率因數(shù),改善采油區(qū)電能緊張局面,減少開采成本,實(shí)現(xiàn)健康可持續(xù)發(fā)展。

        [1]張清林.抽油機(jī)的現(xiàn)狀、發(fā)展方向及其節(jié)能技術(shù)的探索[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2008(2):97—97.

        [2]周封,胡洋,孫志剛.抽油機(jī)節(jié)能方法與變頻技術(shù)合理應(yīng)用研究[J].節(jié)能技術(shù),2010,28(3):218=221.

        [3]王貴生.勝利油田節(jié)能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].節(jié)能,2010(3):53—56.

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